למה צריך הארקה?

פיזיקאית יקרה,

לא אמתח אותך עוד. האיש שלך הוא קארל אוגוסט פון סטיינהייל. פיזיקאי בן המאה הי"ט, אסטרונום, צלם, ממציא ומקים רשתות טלגרף. הטלגרף מנצל מעגל חשמלי כדי להעביר הודעות ממקום למקום, ומעגל חשמלי דורש לרוב שני חוטים. קארל אוגוסט גילה שאפשר להסתפק בחוט בודד ולהשתמש באדמה בתור חוט שני. זה לא היה פתרון מושלם, אבל הוא עבד. והרעיון הזה מצא שימושים נוספים.

חוט החשמל, בהפשטה גסה, הוא צינור מלא אלקטרונים. כשדוחפים אלקטרונים לקצה אחד, אלקטרונים עודפים נשפכים מהצד השני. אבל כדי שזה יעבוד אסור לאלקטרונים להצטבר באחד הקצוות. החשמל חייב לזרום. לכן מפעילים מכשירים חשמליים בשני חוטים: באחד מחסור באלקטרונים ובשני עודף. ומסיבות שיחכו לשאלה נפרדת, הצדדים מתחלפים עשרות פעמים בשנייה. וכשאת מחברת את שני החוטים למכשיר חשמלי, האלקטרונים זורמים דרכו רצוא ושוב ומפעילים את מה שצריך.

חוט החשמל, בהפשטה גסה, הוא צינור מלא אלקטרונים צילום: שאטרסטוק

אך כפי שקארל אוגוסט ידע, גם לסביבה יש מטען חשמלי. והוא משתנה. ובתחילת דרכן של רשתות החשמל, ההפרש בין החוטים לבין האדמה שלידם היה לפעמים כה גדול עד שזיק ברק היה קופץ בין השקע לבין האדמה, או מישהו שעומד עליה, או משהו דליק שנמצא בדרך. והפתרון קיבל השראה מקארל אוגוסט: מחברים את אחד החוטים לאדמה, ואז את מקבלת חוט אחד "חי", שמתחלף בין עודף אלקטרונים למחסור, ביחס לחוט "אפס", שנמצא באיזון עם הסביבה.

אבל מה אם משהו משתחרר שם בפנים והחוט החי נוגע, לדוגמא, בשלדת המתכת של המקרר שלך? אם תיגעי במקרר יחפה החשמל יזרום דרכך אל מחוז חפצו — האדמה — ובדרך הוא עלול להגיע ללב, מקום שבו אפילו זרם חלש עלול לגרום למוות מיידי. אז קיבלת חוט נוסף שמחובר ישירות לאדמה. הארקה. ויצרני המכשירים מחויבים לחבר אליה את שלדות המתכת, כדי שחוטים משוחררים יגרמו לקֶצֶר במקום להמתין בסבלנות לפיזיקאיות יחפות. אך הפתרון הזה עדיין תלוי בכוונות של היצרן ובכשרון של החשמלאי. אז אנשים המשיכו למות. וזו הסיבה שאנשים מבוגרים ולמודי נסיון מתעקשים שאסור לפתוח מקרר יחפים.

למרבה המזל, ב־1955 המציא מהנדס בשם הנרי רובין את ממסר הפחת, שנמצא כיום כמעט בכל בית. הממסר מודד כמה חשמל זורם בשני החוטים, ומפסיק את הזרם ברגע שהוא מגלה שחשמל דלף למקום הלא נכון, כלומר כשמתגלה פחת בין הזרם היוצא לנכנס. והתחשמלות למוות הפכה, כמעט באחת, למאורע נדיר. אז לכי אל ארון החשמל, מצאי את הכפתור הקטן ליד מפסק הפחת ולחצי עליו כדי לוודא שהכל תקין. וכשהחשמל בבית ייפסק תגידי לו ולרובין תודה. וכל הכבוד.